Контрольные вопросы

1. Назвать механические способы разрушения клеток микроорганизмов.

2. Как проводится растирание клеток с абразивами?

3. Объяснить понятия «Х-пресс», «Френч-Пресс».

4. Какими методами можно определить белок в клетке микроорганизма?

5. Какие этапы включает определение нуклеиновых кислот?

6. Какими методами определяется нуклеотидный состав ДНК?

7. Особенности определения поли-β-оксимасляной кислоты в клетках микроорганизмов?

8. Как проводится выделение фракций клеточных стеной бактерий?

Рекомендованный материал

1. Руководство к практическим занятиям по микробиологии. МГУ, М. 1995. Стр.133-150.

Занятие 11

ТЕМА: Методы изучения генетики микроорганизмов.

Вопросы для рассмотрения.

1. Меры предосторожности при работе с мутагенами.

2. Мутагены, используемые для получения мутаций у микроорганизмов.

3. Отбор мутантных клеток.

4. Способы переноса генетической информации у бактерий.

Задание для выполнения лабораторной работы

1. Получить мутантные клетки микроорганизмов с помощью непрямого метода отбора, методом отпечатков.

Меры предосторожности при работе с мутагенами.

1. Любую работу с химическими мутагенами необходимо проводить в вытяжном шкафу, рабочая поверхность которого застелена фильтровальной бумагой.

2. Руки должны быть защищены резиновыми или пластиковыми перчатками.

3. Растворы мутагенов запрещается набирать ртом; пользоваться только пипеткой с грушей, автоматическими пипетками.

4. Растворы мутагенов запрещается сливать в раковину; можно пропитать ими любую гигроскопичную среду и поместить в герметичный контейнер, подобно другим опасным отходам.

5. При работе с источниками УФ-лучей следует защищать глаза стеклянными очками.

Генетическая информация у бактерий способна переноситься способами: трансформацией, трансдукцией, конъюгацией.

Трансформация –это непосредственная передача генетической информации или генетического материала (фрагмента ДНК) клетки-донора в клетку-реципиент и наблюдение ее наследственных изменений.

Процесс трансформации бактерий можно разделить на несколько этапов:

1. адсорбция ДНК донора на клетке-реципиенте;

2. проникновение ДНК внутрь клетки-реципиента;

3. соединение ДНК с гомологичными участками хромосомы реципиента с последующей рекомбинацией.

Эффективность спаривания трансформирующей ДНК с соответсвующим участком хромосомы реципиента зависит от степени гомологичности ДНК донора и реципиента. Чем выше гомологичность (комплементарность), тем эффективнее спаривание, что и определяет конечный результат, то есть количество формирующихся рекомбинантов (трансформантов).

Трансдукцией называют процесс переноса генетической информации из клетки-донора в клетку-реципиент, осуществляемый фагом.

Различают три типа трансдукции:

1. неспецифическую (общую);

2. специфическую;

3. абортивную.

При специфической трансдукции в клетке реципиентного штамма вместе с фаговой ДНК могут быть перенесены любые гены донора. Перенесенный фрагмент ДНК бактерии-донора способен включаться в гомологичную область ДНК клетки-реципиента путем рекомбинации. Фаги являются только переносчиками генетического материала от одних бактерий к другим, поскольку сама фаговая ДНК не участвует в образовании трансдуктантов.

Специфическая трансдукция характеризуется способностью фага переносить определенные гены от клетки-донора к клетке-реципиенту. При воздействии трансдуцирующих фагов с клетками реципиентного штамма, происходит включение гена бактерии-донора вместе с ДНК дефектного фага в хромосому бактерии-реципиента.

При абортивной трансдукции принесенный фагом фрагмент ДНК клетки-донора не включается в хромосому клетки-реципиента, а располагается в ее цитоплазме и может в таком виде функционировать. Во время деления бактериальной клетки трансдуцированный фрагмент ДНК донора может передаваться только одной их двух дочерных клеток, то есть наследоваться однолинейно и в конечном итоге утрачиваться в потомстве.

Конъюгацией называют процесс переноса генетической информации из клетки-донора в клетку-реципиент при непосредственном контакте между собой, при их скрещивании. Процесс конъюгации у бактерий обусловлен наличием в клетках-донорах конъюгативных плазмид (F-плазмид, F⁺). F-плазмида контролирует синтез половых ворсинок, которые способствуют эффективному спариванию Бактериальные клетки, не имеющие полового фактора (F-плазмид), не способны быть генетическими донорами, а только реципиентным генетическим материалом и обозначаются как F^— клетки. При скрещивании F⁺ с F^— клеткой почти все реципиентные клетки получают половой фактор и становятся F⁺ клетками.

Плазмиды выполняют несколько функций:

1. регуляторную, которая состоит в компенсации нарушений метоболизма ДНК клетки-хозяина;

2. кодирующую, которая состоит во внесении в бактериальную клетку новой информации, о которой судят по приобретенному признаку.

Важным свойством F –плазмиды является способность включаться в определенные участки бактериальной хромосомы и становиться ее частью. В некоторых случаях F-плазмида высвобождается из хромосомы, захватывая при этом сцепленные с ней бактериальные гены. Такие F-плазмиды обозначаются с указанием сокращенного латинского названия включенного в ее состав гена (например, F_lac).

Плазмиды, а также транспозоны, Is-последовательности, эписомы являются внехромосомными факторами наследственности, так как они не являются генетическими элементами, жизненно необходимыми для бактериальной клетки, поскольку не несут информации о синтезе ферментов, учавствующих в метаболизме.

Транспозпны представляют собой нуклеотидные последовательности, вклющающие от 2000 до 20500 пар нуклеотидов (п.н.). При включении в бактериальную ДНК они вызывают в ней дупликации, а при перемещении-делеции и инверсии. Транспопзоны имеют особые концевые структуры нескольких типов, которые являются маркерами, позволяющими отличать от других фрагментов ДНК.

Is-последовательности – это фрагменты ДНК, длиной 100 п.н. и более. В Is-последовательностях содержится информация, необходимая только для их транспозиции, то есть перемещения в различные участки ДНК.

Эписомы еще более крупные и сложные саморегулирующиеся системы, содержащие Is-последовательности и транспозоны; способны реплицироваться в любом из двух своих альтернативных состояний – автономном или интегрированном – в хромосому клетки-хозяина. К эписомам относятся различные умеренные лизогенные фаги. Эписомы имеют собственную белковую оболочку и более сложный цикл репродукции, чем у других внехромосомных факторов наследственности. Собственно эписомы – это вирусы, обладающие способностью переходить из одного генома в другой.